Anomalie des Wassers - Erklärung

Was versteht man unter Anomalie des Wasser -Erklärung

• Zunächst eine Erklärung, was überhaupt normales Verhalten einer Flüssigkeit ist, bevor man über die Anomalie des Wassers sprechen kann.
• Die meisten gängigen Flüssigkeiten - außer Wasser - zeigen ein spezielles Verhalten, wenn man sie abkühlt: Sie werden dichter, das heißt, die Moleküle der Flüssigkeit sind näher beieinander. Dies macht sich beispielsweise dadurch bemerkbar, dass das Volumen der Flüssigkeit abnimmt, wenn man sie abkühlt. Letztendlich geht die Flüssigkeit dann in den festen Zustand über und das Volumen verringert sich dabei noch einmal. Die meisten Festkörper haben eine größere Dichte (und damit kleineres Volumen) als ihre Flüssigkeit (gleicher Menge, versteht sich).
• Ein gutes Beispiel für dieses normale Verhalten ist das flüssige Wachs beispielsweise um einen Kerzendocht herum. Lässt man die Kerze ausgehen, verringert sich das Volumen des flüssigen Wachses im Laufe der Zeit. Das feste Volumen weist sogar eine Delle auf. Wer je Kerzen gegossen hat, kennt das Problem.
• Wasser jedoch verhält sich nicht wie diese "normalen Flüssigkeiten".
• Kühlt man Wasser von Zimmertemperatur langsam ab, dann verringert sich auch bei Wasser zunächst ganz normal das Volumen; die Flüssigkeit wird dichter.
• Allerdings läuft dieser Prozess nicht bis zum Festwerden, also dem Gefrierpunkt, bei dem das Wasser zu Eis wird, sondern bis zum sogenannten Anomaliepunkt, der bei 4 °C liegt. Bei dieser Temperatur ist Wasser tatsächlich am dichtesten und nimmt (bei gleicher Menge) das geringste Volumen ein.
• Und dann dehnt es sich tatsächlich wieder aus. Kühlt man das Wasser unter diesen Anomaliepunkt, nehmen die Wassermoleküle wieder größere Abstände zueinander ein, die Dichte wird geringer. Der Grund ist physikalisch übrigens, dass ein Teil der Moleküle schon die Eisbildung vorbereitet und sich im voluminöseren Eisgitter anordnet.
• Wenn das Wasser dann am Gefrierpunkt (meist 0 °C) dann vollständig zu Eis gefriert, dehnt es sich aus. Dieser Effekt ist von geplatzten Rohren und Flaschen im Gefrierschrank gut bekannt. Grund ist auch hier, dass die Kristallanordnung der Wassermoleküle einen hohen Platzbedarf hat.
• Die 4 °C-Anomalie ist übrigens mit ein Grund, dass es auf unserer Erde Leben gibt, so wie wir es kennen: Seen und Teiche haben durch diese Dichte-Anomalie am Grund im Winter eine Temperatur von 4 °C und bilden so das Rückzugsgebiet für das Leben in eisigen Zeiten (ausreichende Tiefe vorausgesetzt). Und das leichtere Eis schwimmt oben. Ein Alkohol-See friert komplett durch!